DE4403053C1 - Air spark gap for fixing the maximum voltage on a overvoltage suppressor - Google Patents

Air spark gap for fixing the maximum voltage on a overvoltage suppressor

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Abstract

The invention relates to an air spark gap for fixing the maximum voltage on an aged overvoltage suppressor (5) which has an electrode arrangement in a capsule which is filled with inert gas. The overvoltage suppressor is arranged in an overvoltage protection plug. The air spark gap is located between two contact members (2, 3 and 4), in parallel with the overvoltage suppressor. One (2) of the contact members is electrically connected to a contact element (7) which, when the overvoltage protection plug is in the plugged-on state, rests flat in a sprung manner on the other (3, 4) of the contact members. For electrical isolation, an electrical insulating film (8) having a predetermined thickness is arranged between the contact element and the other of the contact members, which film is provided with a hole in order to form an air gap between said element and member. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfunkenstrecke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-GM 18 47 474).The invention relates to an air spark gap according to the preamble of claim 1 (DE-GM 18 47 474).

In großen Bereichen der Fernmeldetechnik werden Über­ spannungsableiter zum Schutz gegen Überspannungen und den daraus resultierenden Überströmen eingesetzt. Diese weisen üblicherweise eine Elektrodenanordnung in einer mit einem Edelgas, z. B. Neon oder Argon, gefüllten gasdichten Kapsel aus Glas oder Keramik auf. Ein derartiger Überspannungsableiter verhält sich wie ein spannungsabhängiger Schalter, der nach dem Überschreiten der typenabhängigen Zündspannung einen Lichtbogen mit hoher Stromtragfähigkeit (ca. 2,5 kA-20 kA) ausbildet. Jedoch können diese Über­ spannungsableiter je nach Dauer des Einsatzes und Art der Belastungen Alterungserscheinungen aufweisen, wobei eine typische Erscheinung ein Entweichen des Edelgases aus der Kapsel und ein allmähliches Ersetzen durch Luft ist. Hierdurch steigt die Ansprechspannung des Überspannungsableiters derart, daß sie ein Mehrfaches (ca. 2500-5000 V) des normalen Wertes betragen kann. Daher be­ stehen Forderungen, einen zusätzlichen Schutz vorzusehen, der eine bestimmte maximale Ansprechspannung sicherstellt. Diese liegt üblicherweise im Bereich von 1000-1500 V.In large areas of telecommunications, About voltage arrester for protection against overvoltages and the resulting overcurrents. These usually have an electrode arrangement in a with an inert gas, e.g. B. neon or argon, filled gas-tight capsule made of glass or ceramic on. Such a surge arrester behaves like a voltage-dependent switch that follows exceeding the type-dependent ignition voltage an arc with a high current carrying capacity (approx. 2.5 kA-20 kA). However, these can voltage arrester depending on the duration of use and type the stresses show signs of aging, a typical appearance being an escape of the  Noble gas from the capsule and a gradual replacement with air. Hereby the response voltage of the surge arrester increases so that it Can be multiple (approx. 2500-5000 V) of the normal value. Therefore be there are demands to provide additional protection that a certain ensures maximum response voltage. This is usually in the range of 1000-1500 V.

Ein derartiger Schutz kann durch eine Trennfunkenstrecke in der Luft realisiert werden. Mit Elektrodenabständen zwischen 0,1 und 0,5 mm können dabei An­ sprechspannungen von 0,1 bis 0,5 kV erzielt werden. Diese zusätzlichen Trennfun­ kenstrecken bedingen jedoch veränderte geometrische Abmessungen des Über­ spannungsableiters und somit ein Abweichen von der Standardbauform; weiterhin erhöhen sich hierdurch die Herstellungskosten nicht unbeträchtlich.Such protection can be provided by an isolating spark gap in the air become. With electrode distances between 0.1 and 0.5 mm, An speaking voltages of 0.1 to 0.5 kV can be achieved. This additional separation fun However, cross sections require changed geometric dimensions of the over voltage arrester and thus a deviation from the standard design; Farther this not inconsiderably increases the manufacturing costs.

Aus der DE 38 13 889 C1 ist eine Schalt- oder Trennleiste für die Fernmeldetech­ nik bekannt, auf die mindestens ein Überspannungsschutzstecker mit einem Ge­ häuse, in welchem mindestens ein Überspannungsableiter angeordnet ist, auf­ steckbar ist.From DE 38 13 889 C1 there is a switching or isolating strip for the telecommunications technology nik known to the at least one surge protection plug with a Ge housing, in which at least one surge arrester is arranged is pluggable.

Aus dem DE-GM 18 47 474 ist eine Fassung für Überspannungsableiter mit einer Luftfunkenstrecke bekannt. Die Luftfunkenstrecke wird durch auf Abstand ste­ hende Metallteile gebildet. Die Einhaltung eines definierten Abstandes ist aufgrund der Toleranzen nicht möglich.From DE-GM 18 47 474 is a version for surge arresters with a Aerial spark gap known. The air gap is ste at a distance metal parts. Compliance with a defined distance is not possible due to the tolerances.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Überspannungsableiter mit einer zusätzlichen Luftfunkenstrecke in der Weise zu versehen, daß trotz Einhal­ ten der entsprechenden Prüfvorschriften keine Veränderung der geometrischen Abmessungen, beispielsweise des Gehäuses des Überspannungsableiters, erforder­ lich ist und die Herstellungskosten nur geringfügig erhöht werden; außerdem soll die Luftfunkenstrecke vor äußeren Einflüssen weitgehend geschützt sein. It is the object of the present invention to have a surge arrester to provide an additional air spark gap in such a way that despite Einhal The corresponding test regulations do not change the geometric Dimensions, for example the housing of the surge arrester, required Lich and the manufacturing costs are increased only slightly; also should the air spark gap must be largely protected from external influences.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Luftfunkenstrecke ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the specified in the characterizing part of claim 1 Features. Advantageous further developments of the inventions Air spark gap according to the invention result from the Subclaims.

Dadurch, daß das eine der Kontaktglieder elektrisch mit einem Kontaktelement verbunden ist, das federnd an dem anderen der Kontaktglieder flächig anliegt, derart, daß zur elektrischen Trennung eine Elektro­ isolierfolie mit vorgegebener Dicke zwischen ihnen angeordnet ist, die zur Bildung einer Luftstrecke zwischen dem anderen der Kontaktglieder und dem Kon­ taktelement mit einem Loch versehen ist, kann die Luftfunkenstrecke auf engem Raum zwischen den Kon­ taktgliedern ausgebildet werden, und es können die gewünschten Elektrodenabstände der Funkenstrecke mit hoher Genauigkeit und auf einfachste Weise erhalten werden. Durch die flächige Verbindung zwischen der Elektroisolierfolie und dem anderen der Kontaktglie­ der einerseits und die federnde flächige Auflage des einen der Kontaktglieder auf der Elektroisolierfolie andererseits erhält man eine gekapselte Luftfunken­ strecke, bei der äußere Einflüsse wie Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Verschmutzungen auf die Durch­ schlagspannung weitgehend unterbunden werden können.The fact that the one of the contact members is electrical is connected to a contact element that is resilient on which the other of the contact members lies flat, such that an electrical for electrical separation insulating film with a predetermined thickness between them is arranged to form an air gap between the other of the contacts and the con clock element is provided with a hole, the Air gap in a narrow space between the con clocks are trained, and it can desired electrode distances of the spark gap with obtained with high accuracy and in the simplest way become. Due to the flat connection between the Electrical insulating film and the other of the contact glass the one hand and the resilient flat support of the one of the contact members on the electrical insulating film on the other hand you get an encapsulated air spark stretch where external influences such as air pressure, Humidity and pollution on the through impact voltage can be largely prevented.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen:The invention is based on one in the Figures illustrated embodiment he closer purifies. Show it:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Über­ spannungsschutzsteckers im Aus­ gangszustand, Fig. 1 is a sectional view of an overvoltage protective plug in the off transition state,

Fig. 2 die Schnittansicht des Überspan­ nungsschutzsteckers nach Fig. 1 im aufgesteckten Zustand, Fig. 2 is a sectional view of the surge voltage protective plug according to Fig. 1 in the pushed state,

Fig. 3 das Kontaktglied für die a-Ader in der Seitenansicht (a) und ein Teil von diesem in der Draufsicht (b), und Fig. 3 shows the contact member for the a wire in the side view (a) and a part of it in the top view (b), and

Fig. 4 das Kontaktglied für die b-Ader in der Seitenansicht (a) und in der Draufsicht (b). Fig. 4, the contact member for the b-wire in the side view (a) and in the top view (b).

Der Überspannungsschutzstecker weist ein Gehäuse auf, das aus einem Unterteil 1 aus Kunststoff und einem Deckel 2 aus Metall besteht. Der Deckel 2 ist im auf eine Schalt- oder Trennleiste aufgesteckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers elektrisch mit einem nicht gezeigten Sammelerder verbunden, so daß er den Erdkontakt bildet. Weiterhin sind zwei Steckzungen 3 und 4 aus dem Gehäuse herausgeführt, die im aufge­ steckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers mit einer a-Ader bzw. b-Ader einer Fernmeldeleitung ver­ bunden sind. Jeweils ein Überspannungsableiter 5 ist zwischen die Steckzunge 3 und den Deckel 2 bzw. die Steckzunge 4 und den Deckel 2 geschaltet, wobei zu­ sätzlich zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Überspannungsableiter 5 jeweils eine elektrisch leitende Schmelzpille 6 angeordnet ist.The surge protection plug has a housing which consists of a lower part 1 made of plastic and a cover 2 made of metal. The cover 2 is electrically connected to a common earth electrode (not shown) in the state of the overvoltage protection plug, which is plugged onto a switching or isolating strip, so that it forms the earth contact. Furthermore, two tabs 3 and 4 are led out of the housing, which are connected to an a-wire or b-wire of a telecommunication line in the plugged-in state of the overvoltage protection plug. In each case a surge arrester 5 is connected between the tongue 3 and the lid 2 and the tongue 4 and the lid 2, at which additionally between the plug-in tongue 3 or 4 and the associated surge arrester 5 is arranged in each case an electrically conductive melt pill. 6

Tritt eine die Ansprechspannung mindestens eines der Überspannungsableiter 5 übersteigende Überspannung in der Fernmeldeanlage und damit zwischen dem den Erd­ kontakt bildenden Deckel 2 und zumindest einer der Steckzungen 3 oder 4 auf, dann zündet der entspre­ chende mit Edelgas gefüllte Überspannungsableiter 5, so daß die Überspannung durch die niederohmige Ver­ bindung über diesen Überspannungsableiter 5 abgelei­ tet wird. Dauert die Zündung des Überspannungsablei­ ters 5 an, dann schmilzt die entsprechende Schmelz­ pille 6 durch die erzeugte Wärme, so daß die zugehö­ rige, federnd nach oben vorgespannte Steckzunge 3 bzw. 4 in Berührung mit dem Deckel 2 gelangt, wodurch der Überspannungsableiter 5 kurzgeschlossen und damit seine Zerstörung durch Überhitzung verhindert wird.If the response voltage of at least one of the surge arresters 5 exceeds the overvoltage in the telecommunications system and thus between the cover 2 that forms the earth contact and at least one of the tongues 3 or 4 , then the corresponding surge arrester 5 filled with inert gas ignites, so that the overvoltage occurs the low-impedance connection is derived via this surge arrester 5 . If the ignition of the surge arrester 5 continues , then the corresponding melting pill 6 melts due to the heat generated, so that the associated spring-loaded tongue 3 or 4 comes into contact with the cover 2 , whereby the surge arrester 5 is short-circuited and to prevent it from being destroyed by overheating.

Der Deckel 2 ist mit zwei fußartigen Kontaktelementen 7 versehen, die, wenn der Überspannungsschutzstecker aufgesteckt ist (Fig. 2), federnd gegen die jeweilige Steckzunge 3 bzw. 4 gedrückt werden. Im nicht aufge­ steckten Zustand (Fig. 1) sind die Kontaktelemente 7 von der jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 abgehoben. Zwischen der jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7 besteht im aufgesteckten Zustand eine relativ große Kontaktfläche.The cover 2 is provided with two foot-like contact elements 7 which, when the surge protective plug is plugged in ( FIG. 2), are pressed resiliently against the respective tongue 3 or 4 . In the unplugged state ( Fig. 1), the contact elements 7 are lifted from the respective tongue 3 or 4 . Between the respective plug-in tongue 3 or 4 and the associated contact element 7 there is a relatively large area of contact in the plugged state.

In dem Bereich, in welchem beim Aufstecken des Über­ spannungsschutzsteckers der flächige Kontakt zwischen den Kontaktelementen 7 und der jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 hergestellt wird, ist auf diese eine Elek­ troisolierfolie 8 bzw. 9 aufgeklebt. Diese verhindert somit einen direkten Kontakt zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7. Die beiden Elektroisolierfolien 8 und 9 haben jedoch im Bereich der Kontaktfläche jeweils ein Loch 10 bzw. 11, so daß die Steckzunge 3 bzw. 4 und das zugehörige Kontaktelement 7 hier nur durch eine Luftstrecke von einer der Dicke der Elektroisolierfolie 8 bzw. 9 ent­ sprechenden Länge voneinander getrennt sind. Die Durchschlagspannung zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7 bzw. dem Deckel 2 (Sammelerder) kann daher durch entsprechende Wahl der Dicke der Elektroisolierfolie 8 bzw. 9 einge­ stellt werden. Dickentoleranzen der Elektroisolierfo­ lie von maximal 3 µm erlauben auf einfache Weise eine große Genauigkeit bei der Einstellung verschiedener Durchschlagspannungen.In the area in which the surface contact between the contact elements 7 and the respective tongue 3 or 4 is made when plugging the overvoltage protection plug, an electro-insulating film 8 or 9 is glued to this. This thus prevents direct contact between the tongue 3 or 4 and the associated contact element 7 . The two electrical insulating films 8 and 9 , however, each have a hole 10 or 11 in the area of the contact surface, so that the tongue 3 or 4 and the associated contact element 7 here only by an air gap of one of the thickness of the electrical insulating film 8 or 9 accordingly Length are separated. The breakdown voltage between the tongue 3 or 4 and the associated contact element 7 or the cover 2 (collector) can therefore be adjusted by appropriate choice of the thickness of the electrical insulating film 8 or 9 . Thickness tolerances of the electrical insulation foil of a maximum of 3 µm allow a high degree of accuracy when setting different breakdown voltages.

Durch eine entsprechende Ausbildung der Löcher 10 und 11 (Größe und Form) kann in diesen ein stark inhomo­ genes elektrisches Feld zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7 ausgebil­ det werden, so daß eine Durchschlagcharakteristik wie bei einer Platte-Spitze-Anordnung erreicht werden kann. Die Durchschlagfestigkeit wird somit erheblich herabgesetzt, so daß beispielsweise für eine bestimm­ te Durchschlagspannung ein größerer Elektrodenabstand bzw. eine dickere Elektroisolierfolie verwendet wer­ den kann. Hierdurch ist auch bei einer niedrigen Durchschlagspannung ein ausreichend großer Elektro­ denabstand möglich, so daß ein Verschweißen der Elek­ troden weitgehend ausgeschlossen werden kann.By appropriately designing the holes 10 and 11 (size and shape), a highly inhomo-gen electric field can be formed between the tongue 3 or 4 and the associated contact element 7 , so that a breakdown characteristic as in a plate tip Arrangement can be achieved. The dielectric strength is thus considerably reduced, so that, for example, a larger electrode spacing or a thicker electrical insulating film can be used for a specific te breakdown voltage. As a result, a sufficiently large electrical denabstand is possible even at a low breakdown voltage, so that welding of the electrodes can be largely excluded.

Claims (10)

1. Luftfunkenstrecke zum Festlegen der Höchstspan­ nung an einem Überspannungsableiter, der eine Elektrodenanordnung in einer mit Edelgas gefüll­ ten Kapsel aufweist, wobei die Luftfunken­ strecke zwischen zwei Kontaktgliedern parallel zum Überspannungsableiter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (2) der Kontaktglieder elektrisch mit einem Kontaktelement (7) verbunden ist, das federnd an dem anderen (3, 4) der Kontaktglieder flächig anliegt, derart, daß zur elektrischen Trennung eine Elektroisolierfolie (8, 9) mit vor­ gegebener Dicke zwischen ihnen angeordnet ist, die zur Bildung der Luftstrecke zwischen dem anderen (3, 4) der Kontaktglieder und dem Kon­ taktelement (7) mit einem Loch (10, 11) versehen ist.1. Air spark gap for determining the maximum voltage on a surge arrester, which has an electrode arrangement in a capsule filled with noble gas, the air spark path being arranged between two contact members parallel to the surge arrester, characterized in that one ( 2 ) of the contact members is electrically connected a contact element ( 7 ) is connected, which rests resiliently on the other ( 3 , 4 ) of the contact members, such that an electrical insulating film ( 8 , 9 ) with a given thickness is arranged between them for electrical separation, to form the air gap between the other ( 3 , 4 ) of the contact members and the contact element ( 7 ) with a hole ( 10 , 11 ) is provided. 2. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (5) in einem Überspannungsschutzstecker angeordnet ist und daß das Kontaktelement (7) im aufge­ steckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers an dem anderen der Kontaktglieder (3, 4) anliegt.2. Air spark gap according to claim 1, characterized in that the surge arrester ( 5 ) is arranged in an overvoltage protection plug and that the contact element ( 7 ) in the plugged-in state of the overvoltage protection plug bears against the other of the contact members ( 3 , 4 ). 3. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Überspannungsschutzstecker auf eine Schalt- oder Trennleiste für die Fern­ meldetechnik aufsteckbar ist.3. Air spark gap according to claim 2, characterized ge indicates that the surge protection plug on a switch or isolating bar for the remote signaling technology can be plugged on. 4. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eine (2) der Kontaktglie­ der mit einem Sammelerder und das andere (3, 4) der Kontaktglieder mit einer a- bzw. b-Ader ver­ bunden sind.4. air spark gap according to claim 3, characterized in that one ( 2 ) of the contact members with a common electrode and the other ( 3 , 4 ) of the contact members with an a- or b-wire are connected ver. 5. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ glieder (3, 4) in Form von Steckzungen ausgebil­ det sind.5. air spark gap according to one of claims 2 to 4, characterized in that the contact members ( 3 , 4 ) are ausgebil det in the form of tongues. 6. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontakt­ element (7) von dem einen (2) der Kontaktglieder federnd gegen das andere (3, 4) der Kontaktglie­ der gedrückt wird.6. Air spark gap according to one of claims 1 to 5, characterized in that the contact element ( 7 ) of the one ( 2 ) of the contact members resiliently against the other ( 3 , 4 ) of the contact member is pressed. 7. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroi­ solierfolie (8, 9) eine Mindestdicke von 100 µm hat.7. air spark gap according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrical insulation film ( 8 , 9 ) has a minimum thickness of 100 microns. 8. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroi­ solierfolie (8, 9) auf das andere (3, 4) der Kon­ taktglieder aufgeklebt ist.8. air spark gap according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electro-insulating film ( 8 , 9 ) on the other ( 3 , 4 ) of the con tact members is glued. 9. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Gehäu­ se (1, 2) des Überspannungsschutzsteckers ange­ ordnet ist.9. Air spark gap according to one of claims 2 to 8, characterized in that it is arranged in the housing ( 1 , 2 ) of the surge protection plug. 10. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (10, 11) in der Elektroisolierfolie (8, 9) eine solche Größe und/oder Form hat, daß in der Luft­ strecke ein stark inhomogenes elektrisches Feld gebildet ist.10. Air spark gap according to one of claims 1 to 9, characterized in that the hole ( 10 , 11 ) in the electrical insulating film ( 8 , 9 ) has a size and / or shape such that a highly inhomogeneous electric field is formed in the air is.
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